不同角度岩体结构面冲击动态响应分析
发布时间：2021-08-20 19:26
为探究不同角度岩体结构面的冲击动态响应规律,基于ABAQUS数值分析平台建立了二维模型,模型上部中点施加冲击速度为30 m/s的荷载,采用ABAQUS/Explicit求解,结果表明:当结构面的倾斜角度增大时,端部的Mises应力峰值有所减小;在以结构面端部为起点竖直向下的路径上,应力以函数f（x）=axb的关系衰减。通过建立三维模型,对地应力场中含平面状结构面岩体的冲击动态响应进行了数值模拟分析,结果表明:当岩体中结构面几何形状为平面时,应力易在结构面端部聚集;结构面端部和下部的应力峰值和实际岩体从结构面中部折断或端部起裂破坏的情况相符。
【文章来源】：化工矿物与加工. 2020,49(11)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
应力波入射示意图
A组4个模型的结构面角度分别为0°、15°、30°、45°,截取模型中间部分,如图4所示。提取结构面左右两侧分析点的Mises应力,其随时间的变化规律如图5(a)、图5(b)所示。由图5(a)可知,结构面左侧分析点在60 μs左右时,应力快速增长到峰值,分别为71.91、66.21、50.44、40.55 MPa,其随着结构面倾斜角度的增大而降低,这是由应力波在结构面上侧反射程度增强所致;随后震荡下降,在200 μs和270 μs左右时,再次出现峰值,后又震荡下降,峰值大小同样随着结构面倾斜角度的增大而降低;4个分析点的整体Mises应力幅值呈下降趋势,可见结构面倾斜角度变化会引起应力波传播经过端部区域时的峰值改变,也说明在此区域所集聚的能量场有所下降。右侧分析点变化规律与左侧相似。
式中,a代表衰减路径起始值大小,b表征衰减快慢,a和b的取值见表2。Mises应力在路径上随距离衰减速度的快慢体现为指数b的变化。由表2可知,随着时间的延长,b值减小,即应力波衰减速度放缓;a值随时间的延长而逐渐减小,符合分析点处峰值震荡下降的规律。模型A2、A3、A4的变化规律同样符合上述拟合函数。
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸载荷下空孔及其缺陷对裂纹扩展影响机理研究[J]. 张召冉,左进京,郭义先. 振动与冲击. 2019(18)
[2]单边偏置裂纹相互作用的实验研究[J]. 杨仁树,陈程,付晓强,林海,丁晨曦. 振动与冲击. 2019(17)
[3]高应力状态下穿过层理爆破致裂的动态行为研究[J]. 杨仁树,丁晨曦,杨立云. 岩石力学与工程学报. 2018(04)
[4]相互贯通裂纹动态断裂的试验研究[J]. 杨仁树,苏洪,陈程,龚悦,张渊通. 振动与冲击. 2017(13)
[5]不同节理角度和地应力条件下岩石双孔爆破的数值模拟[J]. 魏晨慧,朱万成,白羽,李帅. 力学学报. 2016(04)
[6]不同地应力条件下含节理岩体爆破的数值模拟[J]. 魏晨慧,朱万成,白羽,龙坤. 工程科学学报. 2016(01)
[7]我国大陆实测深部地应力分布规律研究[J]. 李新平,汪斌,周桂龙. 岩石力学与工程学报. 2012(S1)
[8]节理几何特征对预裂爆破效果影响的数值模拟[J]. 谢冰,李海波,王长柏,刘亚群,夏祥,马国伟. 岩土力学. 2011(12)
[9]孔隙介质中应力波传播机制的实验研究[J]. 鞠杨,杨永明,毛彦喆,刘红彬,王会杰. 中国科学（E辑:技术科学）. 2009(05)
本文编号：3354092
【文章来源】：化工矿物与加工. 2020,49(11)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
应力波入射示意图
A组4个模型的结构面角度分别为0°、15°、30°、45°,截取模型中间部分,如图4所示。提取结构面左右两侧分析点的Mises应力,其随时间的变化规律如图5(a)、图5(b)所示。由图5(a)可知,结构面左侧分析点在60 μs左右时,应力快速增长到峰值,分别为71.91、66.21、50.44、40.55 MPa,其随着结构面倾斜角度的增大而降低,这是由应力波在结构面上侧反射程度增强所致;随后震荡下降,在200 μs和270 μs左右时,再次出现峰值,后又震荡下降,峰值大小同样随着结构面倾斜角度的增大而降低;4个分析点的整体Mises应力幅值呈下降趋势,可见结构面倾斜角度变化会引起应力波传播经过端部区域时的峰值改变,也说明在此区域所集聚的能量场有所下降。右侧分析点变化规律与左侧相似。
式中,a代表衰减路径起始值大小,b表征衰减快慢,a和b的取值见表2。Mises应力在路径上随距离衰减速度的快慢体现为指数b的变化。由表2可知,随着时间的延长,b值减小,即应力波衰减速度放缓;a值随时间的延长而逐渐减小,符合分析点处峰值震荡下降的规律。模型A2、A3、A4的变化规律同样符合上述拟合函数。
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸载荷下空孔及其缺陷对裂纹扩展影响机理研究[J]. 张召冉,左进京,郭义先. 振动与冲击. 2019(18)
[2]单边偏置裂纹相互作用的实验研究[J]. 杨仁树,陈程,付晓强,林海,丁晨曦. 振动与冲击. 2019(17)
[3]高应力状态下穿过层理爆破致裂的动态行为研究[J]. 杨仁树,丁晨曦,杨立云. 岩石力学与工程学报. 2018(04)
[4]相互贯通裂纹动态断裂的试验研究[J]. 杨仁树,苏洪,陈程,龚悦,张渊通. 振动与冲击. 2017(13)
[5]不同节理角度和地应力条件下岩石双孔爆破的数值模拟[J]. 魏晨慧,朱万成,白羽,李帅. 力学学报. 2016(04)
[6]不同地应力条件下含节理岩体爆破的数值模拟[J]. 魏晨慧,朱万成,白羽,龙坤. 工程科学学报. 2016(01)
[7]我国大陆实测深部地应力分布规律研究[J]. 李新平,汪斌,周桂龙. 岩石力学与工程学报. 2012(S1)
[8]节理几何特征对预裂爆破效果影响的数值模拟[J]. 谢冰,李海波,王长柏,刘亚群,夏祥,马国伟. 岩土力学. 2011(12)
[9]孔隙介质中应力波传播机制的实验研究[J]. 鞠杨,杨永明,毛彦喆,刘红彬,王会杰. 中国科学（E辑:技术科学）. 2009(05)
本文编号：3354092
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/sgjslw/3354092.html
